测试电力电子控制单元

　　由于在紧凑的设计中支持单相和三相电网充电的灵活性，因此在板载充电器（OBC）通常由图腾孔配置的功率因子校正（PFC）阶段组成，并共振（例如，CLLC）转换器提供其他镀锌隔离。这样的OBC如图1所示。

　　图1。 由图腾孔PFC和CLLC转换器组成的板载充电器的示意图。图像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供可以进行离线模拟，以设计适合此类转换器的控制器。但是，硬件中的模拟是终验证和验证控制单元的仿真。由于这些测试是在没有功率阶段的电信号水平上进行的，因此不存在高电压或电流，并且可以在没有任何风险的情况下测试和再现故障行为（例如短路）。
　　为此，需要对电源电子转换器的足够的实时能力模拟模型。为了模拟准连续行为，这些模型的速度至少要比控制半导体的PWM频率快二十倍。这意味着必须实现模型步长，以支持500 kHz的频率，即基于FPGA的仿真模型，这些模型需要考虑快速的结构变化。
　　基于FPGA的现成拓扑
　　使用特定的实时能力模拟模型用于各个拓扑是有利的，因为它们可以通过有意义的FPGA资源消耗满足艰难的性能要求。现在在DSPACE XSG XSG Power Electronics（PES）库中可用一些针对图腾孔PFC整流器，两级逆变器，双向DC/DC转换器和共振转换器的现成模型，例如，双向逆变器，双向DC/DC转换器和谐振转换器。除了将可配置模型简单地集成到FPGA应用程序中外，库模型还提供了高模拟精度，在运行时间内还可以参数化，并提供了半导体或组件中故障的模拟。

　　这些模型基于理想的开关模型方法，确保了高度准确的模拟结果。通过评估门信号以及跨开关设备的电压和电流来考虑不同半导体类型（例如SIC或GAN MOSFET和二极管）的行为。为此，使用了所有可能的开关组合的状态空间表示形式来描述动态。通过并行更新它们，然后执行开关状态检测，可以实现强制性的短时尺寸。

　　图2。 模型结构和提供的接口可以轻松耦合几种拓扑模型。图像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供此外，可配置的接口允许多个拓扑模型的简易耦合，如图2所示。在此处，整流器的测得的输出电压VBU用作DC/DC转换器的输入，而DC/DC转换器绘制的电流IBU则作为DC/DC转换器绘制为负载电流输入到Rectififier。这样，不仅可以将不同拓扑的模型组合在一起，而且可以轻松实现多相拓扑，例如具有多个交错受控阶段的Buck/Boost-Conderters。
　　板载充电器控制器的实时测试
　　Infineon的Aurix TC3XX提供了坚实的实时性能，以确保涵盖主要运营范围的高效率。此外，Aurix TC4X提供了高性能解决方案，以覆盖完整的操作范围。在本文中，如图1所示，Aurix TC4X用于演示板载充电器的控制性能，如图1所示。对于将其集成到HIL环境中，需要建立一个物理连接，以读取从控制单元中的半导体的射击信号，并从控制单元中恢复所需的模拟测量值，并从HIL和Voltages和Voltages和Hil i/o中发送模拟的测量值。
　　该结构在图3中说明了PFC整流器的基于FPGA的仿真模型和XSG PES库中的DC/DC转换器还包括在HIL系统实时处理器上实现的接口模型。通过这些接口，可以将FPGA模型进行参数化，例如，更改离散化方法或在模拟过程中更新设备参数。
　　在FPGA上实现了其他实用程序，例如示波器，并允许使用HIL系统的数字I/O通道捕获的模拟电流和电压测量值或门信号。

　　为了执行HIL测试，紧凑的现成的HIL系统已经足够了。在这里，使用了带有DS6001处理器板，DS6602 FPGA基板和DS6651多I/O模块的Scalexio Labbox。

　　图3。 在HIL环境中测试OBC控制器作为正在测试的设备（DUT）测试OBC控制器的结构。图像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供图4描述了使用实验软件捕获的闭环操作的结果，该闭环软件与三相，50 Hz网格连接相关。 PFC阶段以100 kHz的恒定开关频率和CLLC转换器的控制范围为200 kHz的范围。

　　图4。 闭环操作中OBC的HIL模拟结果。图像由Bodo的Power Systems  提供网格电压和电流完全相同，表明适当的PFC操作。 PFC控制器调整了800 V的常数直流链路电压。首先，通过将所需的电池电流增加到10 A，电池的恒定电流为7 A，也可以观察到DC链路电流的增加，并且可以观察到三相电流。